CN101122109B - 铁路道路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路道路，其具有上部结构(1)以及路基(5)，其中所述上部结构(1)具有轨道(2)和支撑着所述轨道(2)的道床(3)，并且所述路基(5)由桥或高架桥构成并且包括多个桥墩(6)和由这些桥墩(6)支撑的桥跨上部结构(7)。在所述铁路道路上，存在至少一层用于相对于所述路基(5)对所述轨道(2)进行弹性支承的弹性层(8、8’、8”)。所述至少一层弹性层(8、8’、8”)的道床系数的数值在所述上部结构(1)的在相应的桥墩(6)上方延伸的第一区域(9)中小于在所述上部结构(1)的在处于所述桥墩(6)之间的区域中延伸的第二区域(10)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路道路，该铁路道路具有一个上部结构以及一个路基，其中所述上部结构具有轨道和支撑着所述轨道的道床，并且所述路基由桥或高架桥构成并且包括多个桥墩和由这些桥墩支撑的桥跨上部结构，其中存在至少一层弹性层用于相对于所述路基弹性支承所述轨道。
背景技术
已经公开了不同结构的铁路道路。铁路道路由上部结构和支撑着所述上部结构的路基所构成。所述上部结构又被称为铁道体，其包括轨道和支撑着所述轨道的道床，并且经常中间连接轨枕。所述道床可以比如构造为碎石道床。也已经公开所谓的具有由混凝土构成的道床的“固定式道路”。
在铁道工程中也已经公开，使用弹性层用于减少振动并且由此保护轨道车辆的部件和碎石道床并且减少固体声音。这样的弹性层布置在所述上部结构的道床和路基之间，或者布置在所述轨枕和道床之间，或者布置在所述轨道和轨枕之间，或者布置在所述支撑着轨道的间隔板和轨枕之间，或者在无轨枕的铁道体的情况下布置在所述轨道或间隔板和所述道床之间。
为横越地势较低的地带，铁路道路的铁道体经常要敷设在高架桥或者说桥上。这样的铁路桥通常架设在桥墩上，所述桥墩支撑着所谓的桥跨上部结构。所述桥跨上部结构通常包括桥梁或者说桥面板，它们相当于“横梁”，所述横梁通过其抗弯刚度可以承受负载。所述桥墩(＝立柱)承受行车载荷和桥跨上部结构的载荷，并且将这些载荷导入地基中。所述桥墩和桥跨上部结构在这种情况下一起形成所述铁路道路的路基。
尤其在高速列车行驶通过老式结构的桥或高架桥时，就出现这样的问题，即导致低频振动，所述低频振动则会使所述铁路道路疲劳，并且也在比如居民的生活环境中让人感觉得到。这样的旧式桥和高架桥具有非预应力配筋的混凝土，由此在列车在其上面行驶时就会导致在所述桥墩之间的区域中出现下沉。所述铁路道路的垂直道床刚度在处于两个桥墩之间的中间区域中最小，在桥墩上面最大并且在处于两个桥墩之间的中心和桥墩之间产生了在最小和最大道床刚度之间的过渡区域。在具有所述立柱的周期性间距的桥或高架桥上，对于所述铁路来说现有的地基条件由此也进行周期性变化。由此在道路中出现周期性的交变力，所述交变力则会导致不受欢迎的效应如震动、道路元件的磨损增加等等。
在较新的桥及高架桥设计中，为避免或者说减少这样的周期性交变力，使用了一种预应力混凝土施工方法，利用该施工方法可以对张紧的线缆进行再调节。由此可以提供在列车驶过时在很大程度上平坦的道路。为减少在较旧的设计中出现的振动，在过去已经提出，安装附加的桥墩或者使所述铁路道路的上部结构与所述桥或高架桥脱耦。这些措施都产生了很高的开销。
由DE 2 360 826已知，为了以后精密地将轨道调整到所期望的水平，在敷设轨道之后借助于电流对布置在轨道下方的热塑性板进行加热，由此使板变软并且可以有针对性地调节轨道的水平。所述热塑性板的冷却和硬化时间需要几分钟。
由EP 0 169 187 B1公开一种用于铁路轨道的弹性支撑装置，该支撑装置使所述轨道免遭滚动的轨道车辆的动态影响。所述轨道的振动不仅传递到轨道车辆中而且也传递到周围环境中。因此在所述轨道的振动和车辆的振动本身之间也产生共振。所述支撑装置在短时间内缓冲轨道的振动，由此避免这样的共振。为此如此构造所述支撑装置，使得每根轨道的轨脚以规则的间距静置在由缓冲材料制成的缓冲垫上，该缓冲垫则布置在设置在混凝土垫板中的底座中。如此选择每个支撑装置的缓冲垫的动态刚度，使得所述支撑装置在较软和较硬状态之间交替变化。在此，所述刚性的支撑装置的动态刚度大于所述轨道的刚度，而所述软性的支撑装置的动态刚度则小于所述轨道的刚度。
此外，从DE 34 03 234 A1中公开了一种用于铁路设备的碎石的弹性垫板。这种垫板应该在相应的轴荷方面具有必需的道床系数以及必需的固有频率。
从“Besohlte Schwelle；Müller-Boruttau，Kleinert；ETR-Aufsatz Heft 3/2001http://www.spreepolymer.de/pdf/ETR.pdf”中可以得知，轨枕的有弹性的基底可以在纵向不均匀的铁路上使用。
在“ERL-Elastische Rippenplattenlagerung：Produktinformation vom September 2004，BWG有限责任公司；http://www.bwg.cc/downloads/BWG_erl_de.pdf”中，为敷设在碎石中的道岔在具有阶梯形弹簧刚度的道岔前面和后面设置了过渡区域，用于克服在相邻的铁路中和所述道岔内部的不同的铁路刚度。
发明内容
本发明的任务是提供一种开头所述类型的铁路道路，其中减少了在列车驶上桥或者说高架桥时的低频振动，并且该铁路道路可以以低廉的成本构成。按本发明，这一点通过下述方案1来成功实现。
1.铁路道路，其具有上部结构(1)以及路基(5)，其中所述上部结构(1)具有轨道(2)和支撑着所述轨道(2)的道床(3)，并且所述路基(5)由桥或高架桥构成并且包括多个桥墩(6)和由这些桥墩(6)支撑的桥跨上部结构(7)，其中存在至少一层用于相对于所述路基(5)对所述轨道(2)进行弹性支承的弹性层(8、8’、8”)，其中，所述至少一层弹性层(8、8，、8”)的道床系数的数值在所述上部结构(1)的在相应的桥墩(6)上方延伸的第一区域(9)中小于在所述上部结构(1)的在处于所述桥墩(6)之间的区域中延伸的第二区域(10)中。
2.按1所述的铁路道路，其中，所述轨道(2)由道床(3)在沿所述轨道(2)的纵向方向间隔开的支点(4)上进行支撑，并且所述第一区域(9)和第二区域(10)分别在多个用于所述轨道(2)的支点(4)的范围上延伸。
3.按1或2所述的铁路道路，其中，所述弹性层(8)的道床系数的数值在所述第一区域(9)的范围上和在所述第二区域(10)的范围上分别是恒定的。
4.按1到3中任一项所述的铁路道路，其中，所述第一区域(9)和第二区域(10)沿所述铁路道路的纵向方向彼此紧随。
5.按1到3中任一项所述的铁路道路，其中，在所述第一区域(9)和第二区域(10)之间分别有至少一个另外的区域(11)，在该区域(11)中所述道床系数具有处于在所述第一区域(9)中的道床系数的数值和在所述第二区域(10)中的道床系数的数值之间的数值。
6.按1到5中任一项所述的铁路道路，其中，在所述上部结构(1)的道床(3)和所述路基(5)之间布置了弹性层(8)。
7.按1到6中任一项所述的铁路道路，其中，在所述道床(3)和轨道(2)之间布置了轨枕(12)，其中在每根轨枕(12)上存在用于所述轨道(2)的支点(4)，并且在相应的轨枕(12)和道床(3)之间布置了弹性层(8’)。
8.按1到7中任一项所述的铁路道路，其中，相应地布置在轨枕(12)和道床(3)之间的弹性层(8，)在所述轨枕(12)的整个伸展范围上延伸。
9.按1到8中任一项所述的铁路道路，其中，所述弹性层(8”)在相应的支点(4)的区域中直接布置在相应的轨道(2)的下侧面上或者直接布置在间隔板的下侧面上，所述轨道(2)安装在所述间隔板上。
10.按1到9中任一项所述的铁路道路，其中，所述至少一层弹性层(8)的道床系数的数值不仅在所述第一区域(9)中而且在所述第二区域(10)中小于所述轨道(2)的道床系数的数值。
所述至少一层弹性层的道床系数的数值在所述上部结构的在相应的桥墩上方延伸的第一区域中小于在所述上部结构的在处于桥墩之间的区域中延伸的第二区域中，由此成功地在总体上使所述铁路的道床均匀化，也就是说得到补偿。由此显著降低周期性的交变力。既有的铁路道路可以通过以后所述至少一层弹性层的加入以这种方式进行修整。通过本发明，可以避免所述铁道体的开销很大的构造或者说上部结构和路基的开销很大的脱耦或者说对桥或高架桥采取的昂贵的修整措施。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述轨道由道床在沿所述轨道的纵向方向间隔开的支点上进行支撑，其中所述第一区域和所述第二区域分别在多个用于所述轨道的支点的范围上延伸。
附图说明
下面借助于附图对本发明的其它优点和细节进行解释。其中：
图1是按本发明的铁路道路的第一实施方式的纵向中间剖面；
图2是铁路道路的上部结构以及桥跨上部结构的一部分沿图1中的线条A-A的横截面；
图3是按本发明的铁路道路的第二实施方式的类似于图2的横截面；
图4是按本发明的铁路道路的第三实施方式的类似于图2的横截面；
图5是按本发明的铁路道路的第四实施方式的类似于图1的纵向中间剖面。
具体实施方式
在图1和2中示出了按本发明的铁路道路的第一实施方式。这种铁路道路具有上部结构1，该上部结构1则具有轨道2和道床3。所述轨道2由所述道床3支撑并且这里间接地在支点4上借助于轨枕12得到支撑。此外，所述铁路道路具有路基5，该路基5由桥或高架桥构成。代替桥或高架桥，也可以说成是天桥。所述路基5包括多个桥墩和由这些桥墩支撑的桥跨上部结构7。在此有一层弹性层8用于相对于所述路基5对所述轨道2进行弹性支承。该弹性层8在这里布置在所述上部结构1的道床3和路基5之间。
所述弹性层8的道床系数的数值在所述上部结构1的在相应的桥墩6上方延伸的第一区域9中小于在所述上部结构1的第二区域10中，所述上部结构1的第二区域10在所述桥墩6之间的区域中延伸。由此，与没有按本发明的弹性层8的铁路道路相比成功地在整体上使轨道的道床均匀化。结果是，通过这种道床均匀化，在所述区域10中的弯曲和在所述区域9中的弯曲之间的差异以及由此所述铁路道路的在没有按本发明的弹性层8的情况下在出现负荷时处于一位数的毫米范围内的波动性变得更小。由在所述按本发明的铁路道路上行驶的轨道车辆引起的冲击的强度由此同样得到减少。在高速列车的通常的速度下以及在铁路桥上通常的大约为25米的桥墩间距的情况下，所述冲击的强度减少对环境来说在低频的频率范围内(在20Hz以下)产生影响，从而可以遵守法律上的排放或者说污染极限值。
象所提到的一样，所述轨道2由所述道床3在沿所述轨道2的纵向方向彼此间隔开的支点4上进行支撑。在这种情况下，所述第一区域9和所述第二区域10分别在多个用于所述轨道2的支点4的范围上延伸，优选在十个以上的支点4的范围上延伸。比如所述第一区域9和第二区域10分别在大约二十个轨枕的范围上延伸。
所述道床系数又被称为“道床刚度”，其单位是N/mm3。因此这也是关于面积的刚度(N/mm)或者说弹簧刚度。此外，所述道床系数也可以被视为附加的压力(N/mm2)，该压力对于实现1毫米的附加下沉(弯曲)是必要的。
在本实施例中，所述弹性层8的道床系数在所述第一区域9和所述第二区域10的范围内分别是恒定的。换句话说，所述弹性层8在所述第一区域9中具有一个特定的对每个区域9来说分别恒定的道床系数数值。因此在所述第二区域10中与此类似，但是所述道床系数的恒定数值在这里相应地高于在所述区域9中。
可以设想并且可以这样安排，即所述道床系数的数值沿区域9和/或区域10逐级地或者逐渐地变化。比如所述道床系数的数值在区域10中从该区域的与其两个相邻的区域9邻接的边缘到这个区域10的中间从较小的与区域9的很小的数值相邻的数值向较大的数值上升，用于在出现负荷时通过设计特别均匀的道床曲线走向使所述轨道的弯曲线与特定的所期望的具有很小波动性的弯曲曲线走向相匹配。
在按图1和2的实施例中，所述第一区域9和第二区域10沿所述铁路道路的纵向方向彼此紧随。按所述道床系数的在前面段落中说明变化的曲线走向的设计，可以设想并且可以如此安排，即在所述第一区域9和第二区域10之间分别布置至少一个另外的区域11，在该区域11中所述道床系数具有一个特定的数值，该数值处于在所述第一区域9中的道床系数的相应数值和在所述第二区域10中的道床系数的相应数值之间。在图5中示意示出了一种这样的实施方式。也可以布置其它的具有相应的道床系数的区域，用于如所期望的一样沿所述轨道构造道床的曲线走向。
代替在所述道床3和所述路基5之间的弹性层8，也存在着其它在处于所述轨道2和桥跨上部结构7之间的区域中构造弹性层的方案。在图3所示的实施方式中，所述轨道2也借助于轨枕12支撑在构造为碎石道床形式的道床3上。在这里，在相应的轨枕12和道床3之间布置了弹性层8’。在每根轨枕12的下方由此存在着所述弹性层8’的一个区段，所述弹性层8’作为整体将所述轨枕12与所述道床3弹性地分开。优选所述弹性层8’的相应布置在轨枕12和所述道床3之间的弹性区段在相应的轨枕12的整个伸展范围内延伸。
与按图1的实施例相类似，所述弹性层8’的道床系数的数值在所述上部结构1的在相应的桥墩6上方延伸的第一区域9中小于在所述上部结构1的在所述桥墩6之间的区域中延伸的第二区域10中，其中所述轨道2由所述道床3在沿所述轨道2的纵向方向间隔开的支点4上进行支撑，并且所述第一区域9和第二区域10分别在多个用于所述轨道2的支点4的范围上延伸。
也可以设想并且可以如此安排，即将所述第一和第二实施方式组合起来，并且由此作为在所述上部结构1的道床3和所述路基5之间的弹性层8的补充，在所述轨枕12和道床3之间构造弹性层8’。
在图4中示出了第三实施方式。其构造相应于此前说明的实施方式，但是具有以下区别，即所述弹性层8”在这里直接布置在相应的轨道2的下侧面上。该弹性层8”的相应的区段处于所述轨道2和相应的轨枕12之间。
在原则上也可以设想和安排将这种第三实施方式与所述第一或第二实施方式组合或者与它们组合。
在无轨枕的铁道体上，可以在所述轨道和混凝土浇筑的道床之间或者在间隔板和所述混凝土浇筑的道床之间布置弹性层，其中所述轨道固定在所述间隔板上。一种这样的弹性层可以再度由多个相应地存在于支点上的区段所构成。在这种情况下，在原则上可以设想并且也可以如此安排，即在所述轨道和道床之间布置连贯的弹性层。
所述弹性层8、8’、8”由弹性材料制成，其中所述弹性份额至少超过塑性份额占绝大多数，并且该弹性材料尤其由一种弹性体或者一种热塑性弹性体所构成。优选的材料在这种情况下比如是聚氨酯-弹性体或者橡胶弹性体。
所述弹性层8、8’、8”的不同的道床系数可以通过所使用的材料的不同的硬度或者说刚度来实现，所述弹性层8、8’、8”就是由所述材料制成。所述材料越硬，那么所述道床系数就越大。优选在这种情况下可以使用具有不同硬度的弹性体或者热塑性弹性体。比如已知不同硬度等级的PU弹性体。
取而代之或者作为补充，所述道床系数的匹配也可以通过几何形状来实现，尤其通过所述弹性层8、8’、8”的不同厚度或者通过不同的面积来实现，所述有弹性的支承结构在所述面积范围上延伸。比如所述支承面积可以通过以网栅方式布置的孔来或多或少地得到减少。
优选所述至少一层弹性层8的道床系数的数值不仅在所述第一区域9中而且在所述第二区域10中都小于所述轨道2的道床系数的数值。
本发明尤其可以以优选方式用于具有非预应力配筋的桥跨上部结构的桥和高架桥。在无再调节的可能性的预应力混凝土结构方式中，同样可以实现所述铁路道路的有利的均匀化。本发明也可以在具有再调节的可能性的预应力混凝土施工方法中用于进行进一步优化。
附图标记列表
1 上部结构
2 轨道
3 道床
4 支点
5 路基
6 桥墩
7 桥跨上部结构
8 层
9 区域
10 区域
11 区域
12 轨枕
Claims (10)
1.铁路道路，其具有上部结构(1)以及路基(5)，其中所述上部结构(1)具有轨道(2)和支撑着所述轨道(2)的道床(3)，并且所述路基(5)由桥或高架桥构成并且包括多个桥墩(6)和由这些桥墩(6)支撑的桥跨上部结构(7)，其中存在至少一层用于相对于所述路基(5)对所述轨道(2)进行弹性支承的弹性层(8、8’、8”)，其特征在于，所述至少一层弹性层(8、8’、8”)的道床系数的数值在所述上部结构(1)的在相应的桥墩(6)上方延伸的第一区域(9)中小于在所述上部结构(1)的在处于所述桥墩(6)之间的区域中延伸的第二区域(10)中。
2.按权利要求1所述的铁路道路，其特征在于，所述轨道(2)由道床(3)在沿所述轨道(2)的纵向方向间隔开的支点(4)上进行支撑，并且所述第一区域(9)和第二区域(10)分别在多个用于所述轨道(2)的支点(4)的范围上延伸。
3.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，所述弹性层(8)的道床系数的数值在所述第一区域(9)的范围上和在所述第二区域(10)的范围上分别是恒定的。
4.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，所述第一区域(9)和第二区域(10)沿所述铁路道路的纵向方向彼此紧随。
5.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，在所述第一区域(9)和第二区域(10)之间分别有至少一个另外的区域(11)，在该区域(11)中所述道床系数具有处于在所述第一区域(9)中的道床系数的数值和在所述第二区域(10)中的道床系数的数值之间的数值。
6.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，在所述上部结构(1)的道床(3)和所述路基(5)之间布置了弹性层(8)。
7.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，在所述道床(3)和轨道(2)之间布置了轨枕(12)，其中在每根轨枕(12)上存在用于所述轨道(2)的支点(4)，并且在相应的轨枕(12)和道床(3)之间布置了弹性层(8’)。
8.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，相应地布置在轨枕(12)和道床(3)之间的弹性层(8’)在所述轨枕(12)的整个伸展范围上延伸。
9.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，所述弹性层(8”)在相应的支点(4)的区域中直接布置在相应的轨道(2)的下侧面上或者直接布置在间隔板的下侧面上，所述轨道(2)安装在所述间隔板上。
10.按权利要求1或2所述的铁路道路，其特征在于，所述至少一层弹性层(8)的道床系数的数值不仅在所述第一区域(9)中而且在所述第二区域(10)中小于所述轨道(2)的道床系数的数值。
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